JP2023516720A - Overvoltage characteristic evaluation device and overvoltage characteristic evaluation method for battery - Google Patents
Overvoltage characteristic evaluation device and overvoltage characteristic evaluation method for battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023516720A JP2023516720A JP2022553001A JP2022553001A JP2023516720A JP 2023516720 A JP2023516720 A JP 2023516720A JP 2022553001 A JP2022553001 A JP 2022553001A JP 2022553001 A JP2022553001 A JP 2022553001A JP 2023516720 A JP2023516720 A JP 2023516720A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- history
- overvoltage
- measured
- discharge
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 25
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 12
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100102849 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) VTH1 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150088150 VTH2 gene Proteins 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
- G01R31/388—Determining ampere-hour charge capacity or SoC involving voltage measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本発明によるバッテリーのための過電圧特性評価装置は、前記バッテリーの電流及び電圧を測定するように構成されるセンシング部と、前記バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間における測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定するように構成される制御部と、を含む。前記制御部は、前記測定容量履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブを決定する。前記制御部は、前記測定容量履歴の総放電容量に前記測定容量履歴を正規化して取得される放電深度履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブを決定する。また、前記制御部は、前記測定電圧履歴を前記放電深度履歴について微分し、微分電圧カーブを決定する。前記制御部は、前記微分電圧カーブを基準微分電圧カーブと比較し、前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する。An overvoltage characterization device for a battery according to the present invention comprises a sensing unit configured to measure the current and voltage of the battery, and a measuring capacity during a discharge event following a polarization-induced pretreatment for the battery. a controller configured to determine the history and the measured voltage history. The control section determines a first measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the measured capacity history and the measured voltage history. The control unit determines a second measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the depth-of-discharge history obtained by normalizing the measured capacity history to the total discharge capacity of the measured capacity history and the measured voltage history. Further, the control unit differentiates the measured voltage history with respect to the discharge depth history to determine a differentiated voltage curve. The control unit compares the differential voltage curve with a reference differential voltage curve to determine overvoltage characteristic information related to the polarization induction pretreatment.
Description
本発明は、バッテリーの分極による過電圧特性を評価する技術に関する。 The present invention relates to technology for evaluating overvoltage characteristics due to battery polarization.
本出願は、2020年7月31日出願の韓国特許出願第10-2020-0096200号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority based on Korean Patent Application No. 10-2020-0096200 filed on July 31, 2020, and all contents disclosed in the specification and drawings of that application are incorporated into this application. .
最近、ノートブックPC、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。 Recently, the demand for portable electronic products such as notebook PCs, video cameras, mobile phones, etc. is increasing rapidly, and the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. is in full swing. Research on possible high performance batteries is actively underway.
現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。 Currently commercialized batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, and lithium batteries. Of these, lithium batteries have almost no memory effect compared to nickel-based batteries, and are easy to charge and discharge. It is in the limelight due to its advantages of being free, having a very low self-discharge rate and having a high energy density.
バッテリーの性能、例えば、健康状態(State Of Health;SOH)、充電状態(State Of Charge;SOC)などを推定することにおいて基本的に要求されるバッテリーパラメータは電圧と電流である。バッテリーの容量(またはその変化)は、クーロンカウンティングなどを用いて、電流の測定値に基づいて決定され得る。 Voltage and current are fundamentally required battery parameters in estimating battery performance, such as state of health (SOH) and state of charge (SOC). The capacity (or change thereof) of the battery can be determined based on current measurements, such as using coulomb counting.
微分電圧分析法(Differential Voltage Analysis;DVA)は、バッテリーの容量と電圧との対応関係を示す測定電圧カーブを微分することで微分電圧カーブを決定した後、微分電圧カーブに示される特徴部分の大きさ変化及び/または位置変化に基づいてバッテリーの退化パラメータを決定する。退化パラメータは、例えば、正極または負極の容量損失、リチウム析出などを含む。 Differential Voltage Analysis (DVA) determines the differential voltage curve by differentiating the measured voltage curve that shows the correspondence between the capacity and voltage of the battery, and then measures the size of the characteristic portion shown in the differential voltage curve. A degradation parameter of the battery is determined based on the change in height and/or the change in position. Degradation parameters include, for example, positive or negative electrode capacity loss, lithium deposition, and the like.
従来には、DVAを用いて退化パラメータを決定するに際し、分極(例えば、活物質の表面における濃度勾配)によって測定電圧カーブに反映される過電圧は、微分電圧カーブに対して一種のノイズとして作用する。したがって、過電圧を誘発する分極を最大限に抑制するために、測定電圧カーブを取得する過程は低電流(例えば、0.5C-rate未満)でバッテリーを間歇的に放電または充電しながら行われることが通常である。その結果、分極による過電圧は、バッテリーの退化に影響を与える重要なパラメータにも拘わらず、従来のDVAではバッテリーの過電圧特性を取得しにくい。 Conventionally, when determining the degradation parameter using DVA, the overvoltage reflected in the measured voltage curve due to polarization (e.g., the concentration gradient on the surface of the active material) acts as a kind of noise on the differential voltage curve. . Therefore, the process of obtaining the measured voltage curve should be performed while intermittently discharging or charging the battery at a low current (e.g., less than 0.5 C-rate) in order to maximize the suppression of the polarization that induces overvoltage. is normal. As a result, although overvoltage due to polarization is an important parameter affecting battery degradation, it is difficult to obtain battery overvoltage characteristics in conventional DVAs.
また、優秀な安全性と性能のバッテリーを開発するためには、バッテリーの使用条件に依る分極と、それによって発現される過電圧特性との連関性を把握することが重要である。 In addition, in order to develop a battery with excellent safety and performance, it is important to understand the relationship between the polarization depending on the usage conditions of the battery and the resulting overvoltage characteristics.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、DVAを用いてバッテリーの過電圧特性を評価するための装置及び方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for evaluating the overvoltage characteristics of a battery using a DVA.
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。 Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood from the examples of the present invention. Also, the objects and advantages of the present invention can be achieved by means and combinations thereof shown in the claims.
本発明の一面による、バッテリーのための過電圧特性評価装置は、前記バッテリーの電流及び電圧を測定するように構成されるセンシング部と、前記バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間に前記センシング部から取得したセンシング情報を用いて、前記バッテリーの容量及び電圧の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定するように構成される制御部と、を含む。前記制御部は、前記測定容量履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブを決定するように構成される。前記制御部は、前記測定容量履歴の総放電容量に前記測定容量履歴を正規化して取得される放電深度履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブを決定するように構成される。前記制御部は、前記測定電圧履歴を前記放電深度履歴について微分し、前記第2測定電圧カーブから微分電圧カーブを決定するように構成される。前記制御部は、前記微分電圧カーブを基準微分電圧カーブと比較し、前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定するように構成される。 According to one aspect of the present invention, an overvoltage characterization apparatus for a battery includes a sensing unit configured to measure current and voltage of the battery, and and a control unit configured to use the sensing information acquired from the sensing unit to determine a measured capacity history and a measured voltage history that indicate time-series changes in capacity and voltage of the battery. The controller is configured to determine a first measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the measured capacity history and the measured voltage history. The control unit is configured to determine a second measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the depth of discharge history obtained by normalizing the measured capacity history to the total discharge capacity of the measured capacity history and the measured voltage history. be done. The controller is configured to differentiate the measured voltage history with respect to the depth of discharge history to determine a differentiated voltage curve from the second measured voltage curve. The controller is configured to compare the differential voltage curve with a reference differential voltage curve to determine overvoltage characteristic information related to the polarization induction pretreatment.
前記放電イベントは、第1時点から第2時点までの定電流放電を含み得る。前記第1時点は、前記バッテリーの電圧が第1臨界電圧と同一の時点である。前記第2時点は、前記バッテリーの電圧が前記第1臨界電圧より小さい第2臨界電圧と同一の時点である。 The discharge event may include a constant current discharge from a first point in time to a second point in time. The first point in time is a point in time when the voltage of the battery is equal to a first critical voltage. The second time point is the same time point as the second critical voltage when the voltage of the battery is lower than the first critical voltage.
前記制御部は、前記放電深度履歴の全体範囲において前記微分電圧カーブと前記基準微分電圧カーブとの微分電圧差が臨界差以上となる範囲である過電圧集中区間を決定するように構成され得る。前記過電圧特性情報は、前記過電圧集中区間を含む。 The control unit may be configured to determine an overvoltage concentration section, which is a range in which a differential voltage difference between the differential voltage curve and the reference differential voltage curve is equal to or greater than a critical difference in the entire range of the depth of discharge history. The overvoltage characteristic information includes the overvoltage concentration section.
前記制御部は、前記過電圧集中区間、前記微分電圧カーブ及び前記基準微分電圧カーブによって規定される過電圧集中領域の面積を決定するように構成され得る。前記過電圧特性情報は、前記過電圧集中領域の面積をさらに含む。 The control unit may be configured to determine an area of an overvoltage concentration region defined by the overvoltage concentration section, the differential voltage curve, and the reference differential voltage curve. The overvoltage characteristic information further includes the area of the overvoltage concentration region.
前記面積は、前記過電圧集中区間にわたって前記バッテリーに累積された過電圧の大きさを示す。 The area indicates the amount of overvoltage accumulated in the battery over the overvoltage concentration interval.
前記制御部は、前記放電深度履歴の全体範囲内である所定の第1放電深度から所定の第2放電深度までの基準範囲にわたる前記微分電圧差の積分値を前記基準範囲の大きさで割ることで前記臨界差を決定するように構成され得る。 The control unit divides the integrated value of the differential voltage difference over a reference range from a predetermined first depth of discharge to a predetermined second depth of discharge within the entire range of the depth of discharge history by the size of the reference range. to determine the critical difference.
前記制御部は、前記基準範囲内で、前記過電圧集中区間を決定するように構成され得る。 The controller may be configured to determine the overvoltage concentration interval within the reference range.
本発明の他面による、バッテリーのための過電圧特性評価方法は、前記バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間に取得された前記バッテリーの電流及び電圧のセンシング情報を用いて、前記バッテリーの容量及び電圧の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定する段階と、前記測定容量履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブを決定する段階と、前記測定容量履歴の総放電容量に前記測定容量履歴を正規化して取得される放電深度履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブを決定する段階と、前記測定電圧履歴を前記放電深度履歴について微分し、前記第2測定電圧カーブから微分電圧カーブを決定する段階と、前記微分電圧カーブを基準微分電圧カーブと比較し、前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する段階と、を含む。 According to another aspect of the present invention, a method for overvoltage characterization for a battery includes: using current and voltage sensing information of the battery obtained during a discharge event subsequent to polarization-induced pretreatment for the battery, Determining a measured capacity history and a measured voltage history indicating time-series changes in capacity and voltage of the battery; and determining a first measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the measured capacity history and the measured voltage history. determining a second measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the depth of discharge history obtained by normalizing the measured capacity history to the total discharge capacity of the measured capacity history and the measured voltage history; and differentiating the history with respect to the depth-of-discharge history and determining a differential voltage curve from the second measured voltage curve; and determining.
前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する段階は、前記放電深度履歴の全体範囲において前記微分電圧カーブと前記基準微分電圧カーブとの微分電圧差が臨界差以上にある範囲である過電圧集中区間を決定する段階を含み得る。 The step of determining the overvoltage characteristic information related to the polarization induction pretreatment includes overvoltage concentration in a range in which a differential voltage difference between the differential voltage curve and the reference differential voltage curve is equal to or greater than a critical difference in the entire range of the depth-of-discharge history. Determining the interval may be included.
前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する段階は、前記過電圧集中区間、前記微分電圧カーブ及び前記基準微分電圧カーブによって規定される過電圧集中領域の面積を決定する段階をさらに含み得る。 Determining overvoltage characteristic information related to the polarization induction pretreatment may further include determining an area of an overvoltage concentration region defined by the overvoltage concentration section, the differential voltage curve, and the reference differential voltage curve.
本発明の実施例の少なくとも一つによると、DVAを用いてバッテリーの過電圧特性を評価することができる。特に、バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間に取得された測定電圧カーブの測定容量履歴を放電深度履歴(0~100%の範囲)に正規化し、測定電圧履歴と測定容量履歴との対応関係を測定電圧履歴と放電深度履歴との対応関係に変換可能である。これによって、評価の結果として、分極誘発前処理が行われたバッテリーの過電圧特性が集中的に現われる過電圧集中区間を取得することができる。 According to at least one embodiment of the present invention, a DVA can be used to evaluate the overvoltage characteristics of a battery. In particular, the measured capacity history of the measured voltage curve obtained during the discharge event that follows the polarization-induced pretreatment for the battery is normalized to the depth of discharge history (0-100% range), and the measured voltage history and the measured capacity The correspondence relationship with the history can be converted into the correspondence relationship between the measured voltage history and the discharge depth history. Accordingly, as an evaluation result, it is possible to acquire an overvoltage concentrated section in which the overvoltage characteristics of the battery subjected to the polarization induction pretreatment appear intensively.
また、本発明の実施例の少なくとも一つによると、評価の結果として、過電圧集中区間にわたって累積された過電圧の大きさを追加的に取得することができる。 Also, according to at least one embodiment of the present invention, as a result of the evaluation, it is possible to additionally obtain the magnitude of the overvoltage accumulated over the overvoltage concentration interval.
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。 The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and other effects of the present invention not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。 The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention. It should not be construed as being limited only to the matters described in the drawings.
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms and words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meaning, and the inventors themselves should explain their invention in the best possible way. Therefore, it should be interpreted with the meaning and concept according to the technical idea of the present invention according to the principle that the concept of the term can be properly defined.
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。 Therefore, the embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings are merely the most desirable embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention. It should be understood that there may be various equivalents and modifications that could be substituted for them at the time of filing.
第1、第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。 Terms including ordinal numbers such as first, second, etc. are used to distinguish any one of various components from the rest, and the components are not limited by such terms.
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。 It should be noted that throughout the specification, when a certain part "includes" a certain component, this does not exclude other components unless otherwise stated, and may further include other components. means that In addition, a term such as "controller" described in the specification indicates a unit that processes at least one function or operation, which can be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software. .
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結(接続)」されているとするとき、これは、「直接的に連結(接続)」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結(接続)」されている場合も含む。 Furthermore, throughout the specification, when a part is "connected (connected)" to another part, this means not only "directly connected (connected)", It also includes the case where it is "indirectly connected (connected)" via another element in the middle.
図1は、本発明によるバッテリー評価システムの構成を例示する図であり、図2は、過電圧の大きさと測定電圧カーブとの関係を説明するための図であり、図3は、測定電圧カーブに対する正規化の結果を説明するための図であり、図4は、測定電圧カーブに対応する微分電圧カーブを説明するための図であり、図5は、微分電圧カーブから過電圧特性を決定する動作を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the battery evaluation system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the magnitude of the overvoltage and the measured voltage curve, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the result of normalization, FIG. 4 is a diagram for explaining a differential voltage curve corresponding to the measured voltage curve, and FIG. 5 is a diagram for determining the overvoltage characteristic from the differential voltage curve. It is a figure for explaining.
図1を参照すると、バッテリー評価システム1は、バッテリーBの過電圧特性を評価するように提供される。バッテリーBは、リチウムイオンバッテリーであり得る。勿論、反復的な充放電が可能なものであれば、バッテリーBの種類は特に限定されない。
Referring to FIG. 1, a
バッテリー評価システム1は、過電圧特性評価装置10(以下、「評価装置」と称し得る。)及び充放電デバイス20を含む。
The
充放電デバイス20は、バッテリーBの充放電のための電流経路に電気的に接続される。即ち、充放電デバイス20は、一対の端子を介してバッテリーBに電気的に並列で接続可能に提供される。充放電デバイス20は、バッテリーBを通して流れる電流の電流レート(「C-rate」と称することがある。)を調節する定電流回路を含み得る。充放電デバイス20は、評価装置10からの命令に応じて、バッテリーBの充電または放電のための電流の電流レート(「C-rate」と称することがある。)を調節するように構成される。勿論、充放電デバイス20は、定電流放電機能及び定電流充電機能のいずれか一つのみを提供し得る。
Charging/discharging
評価装置10は、センシング部110及び制御部120を含む。評価装置10は、インターフェース部130及び温度チャンバ140の少なくとも一つをさらに含み得る。以下では、評価装置10が、センシング部110、制御部120、インターフェース部130及び温度チャンバ140を共に含むと仮定して説明する。
The
センシング部110は、電圧センサー111及び電流センサー112を含む。電圧センサー111は、バッテリーBに電気的に並列で接続可能に提供される。電圧センサー111は、バッテリーBの両端にかかる電圧を測定し、測定された電圧を示す電圧信号を生成するように構成される。
電流センサー112は、バッテリーBと充放電デバイス20を接続する電流経路を通してバッテリーBに電気的に直列で接続可能に提供される。電流センサー112は、バッテリーBを通して流れる電流を測定し、測定された電流を示す電流信号を生成するように構成される。
A
制御部120は、同期に取得された電圧信号と電流信号を含むセンシング情報をセンシング部110から収集し得る。
The
制御部120は、ハードウェア的に、 ASIC(application specific integrated circuit,特定用途向け集積回路)、DSP(digital signal processor,デジタルシグナルプロセッサ)、DSPD(digital signal processing device,デジタル信号処理デバイス)、PLD(programmable logic device,プログラマブルロジックデバイス)、FPGA(field programmable gate array,フィールドプログラマブルゲートアレイ)、マイクロプロセッサ(microprocessor)、その他の機能遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。制御部120には、メモリーが内蔵され得る。メモリーには、例えば、フラッシュメモリー(登録商標)タイプ(flash memory type)、ハードディスクタイプ(hard disk type)、SSDタイプ(Solid State Disk type,ソリッドステートディスクタイプ)、SDDタイプ(Silicon Disk Drive type,シリコンディスクドライブタイプ)、マルチメディアカードマイクロタイプ(multimedia card micro type)、RAM(random access memory,ランダムアクセスメモリー)、SRAM(static random access memory,スタティックランダムアクセスメモリー)、ROM(read‐only memory,リードオンリーメモリー)、EEPROM(electrically erasable programmable read‐only memory,エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリー)、PROM(programmable read‐only memory,プログラマブルリードオンリーメモリー)の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。メモリーは、制御部120による演算動作(後述する方法)に必要なデータ及びプログラムを保存し得る。制御部120は、演算動作の結果を示すデータをメモリーに記録し得る。
The
制御部120は、充放電デバイス20、センシング部110、インターフェース部130及び温度チャンバ140に動作可能に結合する。二つの構成が動作可能に結合するということは、単方向または双方向へ信号を送受信可能に二つの構成が直・間接的に接続されていることを意味する。
The
インターフェース部130は、制御部120と使用者の端末機2(例えば、パーソナルコンピューター)との間の有線通信または無線通信を支援するように構成される。有線通信は、例えば、CAN(controller area network,コントローラ・エリア・ネットワーク)通信であり、無線通信は、例えば、ジグビー(登録商標)やブルートゥース(登録商標)通信であり得る。勿論、制御部120と使用者の端末機2との間の有無線通信を支援するものであれば、通信プロトコールの種類は特に限定されない。インターフェース部130は、制御部120及び/または使用者の端末機2から受信された情報を使用者が認識可能な形態で提供する出力デバイス(例えば、ディスプレイ、スピーカー)を含み得る。
The
制御部120は、バッテリーBの放電イベントの間、センシング部110から設定時間毎に収集されるセンシング情報(即ち、電流の測定値の時系列及び電圧の測定値の時系列)に基づき、測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定し得る。測定容量履歴は、放電イベントの始点から終点までの、バッテリーBの放電容量の時系列的な変化を示す。測定電圧履歴は、放電イベントの始点から終点までの、バッテリーBの電圧の時系列的な変化を示す。放電イベントにおいて、測定容量履歴の相対的に大きい放電容量は、測定電圧履歴の相対的に小さい電圧に対応する。
During the discharge event of battery B, the
制御部120は、メモリーに測定容量履歴及び測定電圧履歴を記録し得る。放電イベントは、定電流放電を含み得る。放電イベントは、温度チャンバ140がバッテリーBの周辺温度を予め決められた一定の温度に維持される間に行われ得る。
The
定電流放電は、バッテリーBの電圧が第1臨界電圧VTH1と同じ第1時点からバッテリーBの電圧が第1臨界電圧VTH1より小さい第2臨界電圧VTH2と同じ第2時点まで行われる。一例で、第1臨界電圧VTH1は、バッテリーBが完全充電された場合の開放電圧(Open Circuit Voltage;OCV)として予め決定された値、即ち、充電終了電圧と同一であり得る。第2臨界電圧VTH2は、バッテリーBが完全放電された場合の開放電圧として予め決定された値、即ち、放電終了電圧と同一であり得る。定電流放電の電流レートは、例えば、6.5C-rateの高電流であり得る。 The constant current discharge is performed from a first point in time when the voltage of the battery B is equal to the first critical voltage VTH1 to a second point in time when the voltage of the battery B is equal to the second critical voltage VTH2 which is lower than the first critical voltage VTH1 . For example, the first threshold voltage VTH1 may be the same as the end-of-charge voltage, which is a predetermined open circuit voltage (OCV) when the battery B is fully charged. The second critical voltage VTH2 may be the same as the predetermined value of the open circuit voltage when the battery B is completely discharged, ie, the end-of-discharge voltage. The current rate of constant current discharge can be a high current of 6.5 C-rate, for example.
図2において、X軸(縦軸)は電圧を示し、Y軸(横軸)は放電容量を示す。第1基準電圧カーブ210は、基準前処理が行われた基準バッテリー(図示せず)に対する放電イベントを通じて予め取得しておいたものであり、第1測定電圧カーブ220は、分極誘発前処理が行われたバッテリーBに対する放電イベントを通じて取得されるものである。第1基準電圧カーブ210は、基準容量履歴と基準電圧履歴との対応関係を示す。基準容量履歴は、放電イベントの始点から終点までの、基準バッテリーの放電容量の時系列的な変化を示す。基準電圧履歴は、放電イベントの始点から終点までの、基準バッテリーの電圧の時系列的な変化を示す。バッテリーBと基準バッテリーは、互いに同じ電気化学的特性を有するように製造されたものである。
In FIG. 2, the X-axis (vertical axis) represents voltage, and the Y-axis (horizontal axis) represents discharge capacity. A first
以下は、基準前処理と分極誘発前処理の各々の一例である。 Below are examples of each of the reference pretreatment and the polarization-induced pretreatment.
<基準前処理>
基準前処理は、次の一連の過程を含み得る。
1)所定のSOC(例えば、30%)から所定の第1電流プロファイルを用いて完全放電
2)所定の第1温度(例えば、80℃)で所定の第1時間(例えば、6時間)放置
3)所定の第2電流プロファイルを用いて完全充電
<Reference pretreatment>
Reference preprocessing may include the following series of steps.
1) Full discharge from a predetermined SOC (eg, 30%) using a predetermined first current profile 2) Left at a predetermined first temperature (eg, 80° C.) for a predetermined first time (eg, 6 hours) 3 ) full charge using a predetermined second current profile
<分極誘発前処理>
分極誘発前処理は、次の一連の過程を含み得る。
1)所定のSOC(例えば、30%)から所定の第1電流プロファイルを用いて完全放電
2)所定の第2温度(例えば、25℃)で所定の第2時間(例えば、3時間)放置
3)所定の第2電流プロファイルを用いて完全充電
<Polarization induction pretreatment>
Polarization-induced pretreatment can include the following series of steps.
1) From a given SOC (eg 30%) to full discharge using a given first current profile 2) Left at a given second temperature (eg 25°C) for a given second time (eg 3 hours)3 ) full charge using a predetermined second current profile
前述した例における基準前処理と分極誘発前処理を比較すると、分極誘発前処理は、第1温度(高温)の代わりに第2温度(常温)でバッテリーBを放置するという点で基準前処理と相違する。このような差異によって、基準バッテリーは、分極が完全に解消された状態で放電イベントが行われる一方、バッテリーBは、分極が残っている状態で放電イベントが行われる。勿論、基準前処理は、放電イベントの開始時にバッテリーBの分極を一定の水準未満に解消するように行われることであれば、前述した例に限定されない。これと類似に、分極誘発前処理は、基準前処理に比べてバッテリーBに大きい分極を形成するように行われることであれば、前述した例に限定されない。 Comparing the reference pretreatment and the polarization-inducing pretreatment in the above example, the polarization-inducing pretreatment differs from the reference pretreatment in that the battery B is left at the second temperature (normal temperature) instead of the first temperature (high temperature). differ. Due to this difference, the discharge event is performed with the reference battery completely depolarized, while the battery B is subjected to the discharge event with the remaining polarization. Of course, the reference pretreatment is not limited to the above example, as long as it is performed to reduce the polarization of battery B below a certain level at the start of the discharge event. Similarly, the polarization-inducing pretreatment is not limited to the above example as long as it is performed to form a larger polarization in the battery B than the reference pretreatment.
使用者は、温度チャンバ140の内部にバッテリーBを位置させた後、分極誘発前処理を行うことを評価装置10に要請し得る。制御部120は、インターフェース部130を通じて使用者の端末機2から受信された要請に応じて、分極誘発前処理の過程が順次に行われるように充放電デバイス20及び温度チャンバ140を制御し得る。温度チャンバ140は、バッテリーBが収容可能な内部空間が設けられており、その内部空間(即ち、バッテリーBの周辺温度)の温度を検出及び調節可能な装置である。制御部120は、分極誘発前処理が完了したことに応じて、バッテリーBに対して放電イベントを行い得る。代案的に、分極誘発前処理は、評価装置10の代わりに別のテスト設備を用いて行われることも可能である。
After positioning battery B inside
放電イベントの間、バッテリーBと基準バッテリーとの分極差に対応し、第1基準電圧カーブ210と第1測定電圧カーブ220との差が発生するということを図2から確認することができる。具体的には、第1測定電圧カーブ220は、第1基準電圧カーブ210よりも大体に速やかな電圧低下挙動を示し、第2臨界電圧VTH2に対応するバッテリーBの総放電容量QB_totalが基準バッテリーの総放電容量Qref_totalから減少したことを確認することができる。これは、バッテリーBに残っている分極が放電イベントの電流によって過電圧の形態で示されることに起因したのである。
It can be seen from FIG. 2 that during a discharge event, a difference between the first
結果的に、第1基準電圧カーブ210の基準電圧履歴と第1測定電圧カーブ220の測定電圧履歴は、同じ電圧範囲を有するが、第1基準電圧カーブ210の基準容量履歴と第1測定電圧カーブ220の測定容量履歴は、同じ容量範囲を有さない。これによって、制御部120は、第1基準電圧カーブ210と第1測定電圧カーブ220との比較の容易性のために、第1基準電圧カーブ210の基準容量履歴と第1測定電圧カーブ220の測定容量履歴を各々正規化することで、0~1または0~100%の同じ範囲を有する第1放電深度履歴と第2放電深度履歴を決定し得る。
As a result, the reference voltage history of the first
第1基準電圧カーブ210の基準容量履歴と第1放電深度履歴は、下記の関係を有し得る。
The reference capacity history and the first depth of discharge history of the first
iが1以上の自然数であるとするとき、Qref_totalは第1基準電圧カーブ210の総放電容量、Qref[i]は放電イベントの間にi番目に決定された基準バッテリーの放電容量、DoDref[i]はQref_totalを用いてQref[i]を正規化した値である。第1放電深度履歴は、放電イベントの間のDoDref[i]の集合(時系列)であり得る。
Q ref_total is the total discharge capacity of the first
第1測定電圧カーブ220の測定容量履歴と第2放電深度履歴は、下記の関係を有し得る。
jが1以上の自然数であるとするとき、QB_totalは第1測定電圧カーブ220の総放電容量、QB[j]は放電イベントの間にi番目で決められたバッテリーBの放電容量、DoDB[j]はQB_totalを用いてQB[j]を正規化した値である。第2放電深度履歴は、放電イベントの間のDoDB[j]の集合(時系列)であり得る。
QB_total is the total discharge capacity of the first measured
図3において、X軸(縦軸)は電圧を示し、Y軸(横軸)は図2の放電容量に対応する放電深度を示す。図3を参照すると、制御部120は、基準容量履歴と基準電圧履歴との対応関係を第1放電深度履歴と基準電圧履歴との対応関係に変換することで、第1基準電圧カーブ210から第2基準電圧カーブ310を決定し得る。
In FIG. 3, the X-axis (vertical axis) indicates voltage, and the Y-axis (horizontal axis) indicates the depth of discharge corresponding to the discharge capacity in FIG. Referring to FIG. 3, the
同様に、制御部120は、第1測定電圧カーブ220の測定容量履歴と測定電圧履歴との対応関係を第2放電深度履歴と測定電圧履歴との対応関係に変換することで、第1測定電圧カーブ220から第2測定電圧カーブ320を決定し得る。結果的には、第2基準電圧カーブ220の基準電圧履歴と第2測定電圧カーブ320の測定電圧履歴は、0~100%の共通範囲の放電深度に対してスケーリングされる。
Similarly, the
図4において、X軸(縦軸)は微分電圧を示し、Y軸(横軸)は図3のY軸と同一である。微分電圧dV/dQとは、放電容量(または放電深度)の変化dQに対する電圧の変化dVの割合を示す。 In FIG. 4, the X-axis (vertical axis) indicates the differential voltage, and the Y-axis (horizontal axis) is the same as the Y-axis of FIG. Differential voltage dV/dQ indicates the ratio of voltage change dV to discharge capacity (or discharge depth) change dQ.
図4を参照すると、制御部120は、第2基準電圧カーブ310の基準電圧履歴を第1放電深度履歴について微分することで、第2基準電圧カーブ310から基準微分電圧カーブ410を決定し得る。
Referring to FIG. 4, the
または、基準微分電圧カーブ410は、制御部120によって決定される代わり、予め行われたテストの結果によってメモリーに記録されていてもよい。即ち、基準微分電圧カーブ410は、バッテリーBが分極誘発前処理されていない状態(即ち、分極がゼロ)で放電イベントが行われたときの微分電圧カーブとして予め決めておいたものであり得る。
Alternatively, the reference
制御部120は、第2測定電圧カーブ320の測定電圧履歴を第2放電深度履歴について微分することで、第2測定電圧カーブ320から微分電圧カーブ420を決定し得る。微分電圧カーブ420は、0~100%の全体範囲において、(i)放電深度(または、それに対応する放電容量)と(ii)放電深度の単位変化量(または、それに対応する放電容量の変化量)に対する電圧の変化量との割合の時系列を示し得る。
The
制御部120は、基準微分電圧カーブ410と微分電圧カーブ420を比較して、微分電圧カーブ420からバッテリーBの過電圧特性情報を決定する。制御部120は、過電圧特性情報を分極誘発前処理に関連付けてメモリーに記録し得る。
The
図5は、基準範囲ΔRrefにわたる微分電圧差ΔdV/dQと放電深度との対応関係を示す分極比較カーブ500を例示したグラフである。図5において、X軸(縦軸)は微分電圧差ΔdV/dQを示し、Y軸(横軸)は図4のY軸と同一である。
FIG. 5 is a graph illustrating a
制御部120は、基準範囲ΔRref内の放電深度に対して、基準微分電圧カーブ410と微分電圧カーブ420との微分電圧差ΔdV/dQを決定し得る。各放電深度に対応する微分電圧差ΔdV/dQは、微分電圧カーブ420の微分電圧から基準微分電圧カーブ410の微分電圧を引き算した値であり得る。基準範囲ΔRrefは、0%より大きい所定の第1放電深度DoD1(例えば、10%)から100%より小さい所定の第2放電深度DoD2(例えば、90%)まである。基準範囲ΔRrefを活用する理由は、0%~第1放電深度DoD1の範囲及び第2放電深度DoD2~100%の範囲では、バッテリーBの放電反応が非常に不安定であるためである。
The
制御部120は、放電深度履歴の全体範囲(即ち、0~100%)において分極比較カーブ500の微分電圧差ΔdV/dQが臨界差ΔD以上にある範囲である過電圧集中区間ΔRopを決定し得る。過電圧特性情報は、過電圧集中区間ΔRopを含み得る。例えば、図5では、第1放電深度DoDAから第2放電深度DoDBまでの過電圧集中区間ΔRopにわたって、微分電圧カーブ420の微分電圧が基準微分電圧カーブ410の微分電圧よりも臨界差ΔD以上に大きく維持される。臨界差ΔDは、予め決められた値であり得る。または、制御部120は、基準範囲ΔRrefにわたる微分電圧差ΔdV/dQの積分値に基づき、臨界差ΔDを決定し得る。例えば、制御部120は、積分値を基準範囲ΔRrefの大きさ(即ち、DoD2-DoD1)で割った値と同一に、臨界差ΔDを決定し得る。
The
制御部120は、過電圧集中領域430の面積をさらに決定し得る。過電圧集中領域430は、過電圧集中区間ΔRop、微分電圧カーブ420及び基準微分電圧カーブ410によって規定される領域である。過電圧集中領域430の面積は、過電圧集中区間ΔRopにわたる、第2測定電圧カーブ320の電圧変化量と第2基準電圧カーブ310の電圧変化量との差である。即ち、過電圧集中領域430の面積は、過電圧集中区間ΔRopにわたってバッテリーBに累積された過電圧の大きさを示す。過電圧特性情報は、過電圧集中領域の面積をさらに含み得る。
図6は、本発明の第1実施例によるバッテリーの過電圧特性を評価するための方法を例示したフローチャートである。図6の方法は、バッテリーBに対して分極誘発前処理が完了した後に行われる。 FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for evaluating overvoltage characteristics of a battery according to a first embodiment of the invention. The method of FIG. 6 is performed after battery B has undergone polarization-induced pretreatment.
図1~図6を参照すると、段階S610において、制御部120は、バッテリーBの放電イベントの間のバッテリーBの容量及び電圧の各々の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定する。測定容量履歴は、放電イベントの間、所定の時間毎に電流センサー112によって測定された電流の積算値に基づく。測定電圧履歴は、放電イベントの間、所定の時間毎に電圧センサー111によって測定されたバッテリーBの両端にかかる電圧に基づく。
1 to 6, in step S610, the
段階S620において、制御部120は、測定容量履歴と測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブ220を決定する。
At step S620, the
段階S630において、制御部120は、測定容量履歴の総放電容量QB_totalに測定容量履歴を正規化し、測定容量履歴に対応する放電深度履歴と測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブ320を決定する。
In step S630, the
段階S640において、制御部120は、測定電圧履歴を放電深度履歴について微分し、第2測定電圧カーブ320から微分電圧カーブ420を決定する。
At step S<b>640 , the
段階S650において、制御部120は、基準範囲ΔRref内の放電深度に対し、微分電圧カーブと基準微分電圧カーブとの微分電圧差を決定する。
At step S650, the
段階S660において、制御部120は、基準範囲ΔRref内で微分電圧差が臨界差ΔD以上になる範囲である過電圧集中区間ΔRopを決定する。臨界差ΔDは、メモリーに予め記録されているものであり得る。
In step S660, the
段階S670において、制御部120は、過電圧集中区間ΔRop、微分電圧カーブ420及び基準微分電圧カーブ410によって規定される過電圧集中領域430の面積を決定する。段階S670は、図6の方法から省略可能である。
In step S<b>670 , the
段階S680において、制御部120は、バッテリーBの過電圧特性情報を示す評価メッセージを出力する。過電圧特性情報は、過電圧集中区間ΔRop及び過電圧集中領域430の面積のうち少なくとも一つを含む。インターフェース部130は、評価メッセージを使用者の端末機2に伝送するか、または評価メッセージに対応する視覚的及び/または聴覚的情報を出力し得る。
At step S680, the
図7は、本発明の第2実施例による、バッテリーの過電圧特性を評価するための方法を例示したフローチャートである。図7の方法は、バッテリーBに対する分極誘発前処理が完了した後に行われる。第2実施例の説明において、第1実施例と共通する内容についての反復的な説明は省略され得る。 FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for evaluating overvoltage characteristics of a battery according to a second embodiment of the invention. The method of FIG. 7 is performed after the polarization-induced pretreatment for battery B is complete. In the description of the second embodiment, repetitive description of the contents common to the first embodiment may be omitted.
図1~図5及び図7を参照すると、段階S710において、制御部120は、バッテリーBの放電イベントの間にバッテリーBの容量及び電圧の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定する。
1 to 5 and 7, in step S710, the
段階S720において、制御部120は、測定容量履歴と測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブ220を決定する。
At step S720, the
段階S730において、制御部120は、測定容量履歴の総放電容量QB_totalに測定容量履歴を正規化し、測定容量履歴に対応する放電深度履歴と測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブ320を決定する。
In step S730, the
段階S740において、制御部120は、測定電圧履歴を放電深度履歴について微分し、第2測定電圧カーブ320から微分電圧カーブ420を決定する。
At step S<b>740 , the
段階S750において、制御部120は、基準範囲ΔRref内の放電深度に対し、微分電圧カーブ420と基準微分電圧カーブ410との微分電圧差を決定する。
At step S750, the
段階S752において、制御部120は、基準範囲ΔRrefにわたる微分電圧差の積分値が基準積分値より大きいか否かを判定する。段階S752の値が「はい」の場合、段階S756へ進む。段階S752の値が「いいえ」ということは、段階S710~S750のうち演算誤謬が発生したことを意味し得る。段階S752の値が「いいえ」の場合、段階S754へ進む。
At step S752, the
段階S754において、制御部120は、フォールトメッセージを出力する。インターフェース部130は、フォールトメッセージを使用者の端末機2に伝送するか、またはフォールトメッセージに対応する視覚的及び/または聴覚的情報を出力し得る。段階S752及びS754は、図7の方法から省略可能であり、段階S750の後に段階S756が行われ得る。
At step S754, the
段階S756において、制御部120は、基準範囲ΔRrefにわたる微分電圧差の積分値に基づき、臨界差ΔDを決定する。
At step S756, the
段階S760において、制御部120は、基準範囲ΔRref内で微分電圧差が臨界差ΔD以上になる範囲である過電圧集中区間ΔRopを決定する。
In step S760, the
段階S770において、制御部120は、過電圧集中区間ΔRop、微分電圧カーブ420及び基準微分電圧カーブ410によって規定される過電圧集中領域430の面積を決定する。段階S770は、図7の方法から省略可能である。
In step S<b>770 , the
段階S780において、制御部120は、バッテリーBの過電圧特性情報を示す評価メッセージを出力する。過電圧特性情報は、臨界差ΔD、過電圧集中区間ΔRop及び過電圧集中領域430の面積の少なくとも一つを含む。
In step S780, the
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。 The embodiments of the present invention described above are not necessarily embodied through devices and methods, but are embodied through programs that implement functions corresponding to configurations of the embodiments of the present invention or recording media on which the programs are recorded. Such implementation should be easily implemented by those skilled in the technical field to which the present invention belongs, based on the description of the above-described embodiments.
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。 Although the present invention has been described above with reference to the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can understand the technical concept of the present invention and the scope of the claims. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent range of .
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。 In addition, the above-described present invention can be variously replaced, modified, and changed within the scope of the technical idea of the present invention by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. And it is not limited by the attached drawings, and all or part of each embodiment can be selectively combined so as to make various modifications.
Claims (10)
前記バッテリーの電流及び電圧を測定するように構成されるセンシング部と、
前記バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間に前記センシング部から取得したセンシング情報を用いて、前記バッテリーの容量及び電圧の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記測定容量履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブを決定し、
前記測定容量履歴の総放電容量に前記測定容量履歴を正規化して取得される放電深度履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブを決定し、
前記測定電圧履歴を前記放電深度履歴について微分し、
前記第2測定電圧カーブから微分電圧カーブを決定し、
前記微分電圧カーブを基準微分電圧カーブと比較し、
前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する、過電圧特性評価装置。 An overvoltage characterization device for a battery, comprising:
a sensing unit configured to measure current and voltage of the battery;
Using the sensing information obtained from the sensing unit during a discharge event that is performed subsequent to polarization-inducing pretreatment for the battery, a measured capacity history and a measured voltage history that indicate time-series changes in capacity and voltage of the battery are generated. a control unit that determines
The control unit
Determining a first measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the measured capacity history and the measured voltage history,
Determining a second measured voltage curve showing a correspondence relationship between the depth of discharge history obtained by normalizing the measured capacity history to the total discharge capacity of the measured capacity history and the measured voltage history,
differentiating the measured voltage history with respect to the depth of discharge history;
determining a differential voltage curve from the second measured voltage curve;
Comparing the differential voltage curve with a reference differential voltage curve,
An overvoltage characteristic evaluation device for determining overvoltage characteristic information related to the polarization induction pretreatment.
前記第1時点は、前記バッテリーの電圧が第1臨界電圧と同一の時点であり、
前記第2時点は、前記バッテリーの電圧が前記第1臨界電圧より小さい第2臨界電圧と同一の時点である、請求項1に記載の過電圧特性評価装置。 the discharge event includes a constant current discharge from a first time point to a second time point;
the first point in time is a point in time when the voltage of the battery is the same as a first critical voltage;
2. The apparatus for evaluating overvoltage characteristics of claim 1, wherein the second point in time is the same point in time as a second critical voltage when the voltage of the battery is lower than the first critical voltage.
前記放電深度履歴の全体範囲において前記微分電圧カーブと前記基準微分電圧カーブとの微分電圧差が臨界差以上となる範囲である過電圧集中区間を決定し、
前記過電圧特性情報が、前記過電圧集中区間を含む、請求項1または2に記載の過電圧特性評価装置。 The control unit
determining an overvoltage concentration section, which is a range in which a differential voltage difference between the differential voltage curve and the reference differential voltage curve is equal to or greater than a critical difference in the entire range of the depth-of-discharge history;
3. The overvoltage characteristic evaluation device according to claim 1, wherein said overvoltage characteristic information includes said overvoltage concentrated section.
前記過電圧集中区間、前記微分電圧カーブ及び前記基準微分電圧カーブによって規定される過電圧集中領域の面積を決定し、
前記過電圧特性情報は、前記過電圧集中領域の面積をさらに含む、請求項3に記載の過電圧特性評価装置。 The control unit
determining an area of an overvoltage concentration region defined by the overvoltage concentration section, the differential voltage curve, and the reference differential voltage curve;
4. The overvoltage characteristic evaluation apparatus according to claim 3, wherein said overvoltage characteristic information further includes the area of said overvoltage concentrated region.
前記過電圧集中区間にわたって前記バッテリーに累積された過電圧の大きさを示す、請求項4に記載の過電圧特性評価装置。 The area is
5. The overvoltage characteristic evaluation apparatus of claim 4, which indicates the magnitude of the overvoltage accumulated in the battery over the overvoltage concentration interval.
前記放電深度履歴の全体範囲内である所定の第1放電深度から所定の第2放電深度までの基準範囲にわたる前記微分電圧差の積分値を前記基準範囲の大きさで割ることで前記臨界差を決定する、請求項3から5のいずれか一項に記載の過電圧特性評価装置。 The control unit
The critical difference is obtained by dividing the integrated value of the differential voltage difference over a reference range from a predetermined first depth of discharge to a predetermined second depth of discharge within the entire range of the depth of discharge history by the size of the reference range. 6. The overvoltage characterization device according to any one of claims 3 to 5, wherein the overvoltage characterization device determines.
前記基準範囲内で、前記過電圧集中区間を決定する、請求項6に記載の過電圧特性評価装置。 The control unit
7. The overvoltage characteristic evaluation apparatus according to claim 6, wherein said overvoltage concentration section is determined within said reference range.
前記バッテリーに対する分極誘発前処理に続いて行われる放電イベントの間に取得された前記バッテリーの電流及び電圧のセンシング情報を用いて、前記バッテリーの容量及び電圧の時系列的変化を示す測定容量履歴及び測定電圧履歴を決定する段階と、
前記測定容量履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第1測定電圧カーブを決定する段階と、
前記測定容量履歴の総放電容量に前記測定容量履歴を正規化して取得される放電深度履歴と前記測定電圧履歴との対応関係を示す第2測定電圧カーブを決定する段階と、
前記測定電圧履歴を前記放電深度履歴について微分し、前記第2測定電圧カーブから微分電圧カーブを決定する段階と、
前記微分電圧カーブを基準微分電圧カーブと比較し、前記分極誘発前処理に関わる過電圧特性情報を決定する段階と、を含む、過電圧特性評価方法。 An overvoltage characterization method for a battery, comprising:
a measured capacity history indicating changes in capacity and voltage of the battery over time using current and voltage sensing information of the battery obtained during a discharge event subsequent to a polarization-induced pretreatment for the battery; and determining a measured voltage history;
Determining a first measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the measured capacitance history and the measured voltage history;
Determining a second measured voltage curve indicating a correspondence relationship between the depth of discharge history obtained by normalizing the measured capacity history to the total discharge capacity of the measured capacity history and the measured voltage history;
differentiating the measured voltage history with respect to the depth of discharge history to determine a differentiated voltage curve from the second measured voltage curve;
and comparing the differential voltage curve with a reference differential voltage curve to determine overvoltage characteristic information related to the polarization-induced pretreatment.
前記過電圧集中区間、前記微分電圧カーブ及び前記基準微分電圧カーブによって規定される過電圧集中領域の面積を決定する段階をさらに含む、請求項9に記載の過電圧特性評価方法。 The step of determining overvoltage characteristic information related to the polarization-induced pretreatment includes:
10. The method of claim 9, further comprising determining an area of an overvoltage concentration region defined by the overvoltage concentration section, the differential voltage curve and the reference differential voltage curve.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20200096200 | 2020-07-31 | ||
KR10-2020-0096200 | 2020-07-31 | ||
PCT/KR2021/010017 WO2022025726A1 (en) | 2020-07-31 | 2021-07-30 | Overvoltage characteristic evaluation apparatus for battery and overvoltage characteristic evaluation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023516720A true JP2023516720A (en) | 2023-04-20 |
JP7380974B2 JP7380974B2 (en) | 2023-11-15 |
Family
ID=80035927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022553001A Active JP7380974B2 (en) | 2020-07-31 | 2021-07-30 | Overvoltage characteristics evaluation device and overvoltage characteristics evaluation method for batteries |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230119100A1 (en) |
EP (1) | EP4155745A4 (en) |
JP (1) | JP7380974B2 (en) |
KR (1) | KR20220015998A (en) |
CN (1) | CN115362381A (en) |
WO (1) | WO2022025726A1 (en) |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007245818A (en) | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Battery state control system |
JP2010032261A (en) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Panasonic Corp | Imbalance determination circuit, power supply, and imbalance determination method |
JP5933971B2 (en) * | 2011-12-24 | 2016-06-15 | 三洋電機株式会社 | Method for determining threshold voltage of detection circuit, overvoltage detection circuit, and battery pack |
JP5372208B2 (en) | 2012-05-11 | 2013-12-18 | 株式会社Wave Technology | Secondary battery charging method and charging device using the same |
JP2015010962A (en) | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 古河電池株式会社 | Method for determining degradation of storage battery and device for determining degradation of storage battery |
JP2015104138A (en) * | 2013-11-20 | 2015-06-04 | 株式会社Wave Technology | Charging method of secondary battery, and charging device employing the same |
KR101897859B1 (en) * | 2015-08-24 | 2018-09-12 | 주식회사 엘지화학 | Detection method of Li plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same |
US10666066B2 (en) * | 2015-12-24 | 2020-05-26 | Yazaki Corporation | Differential voltage measurement device |
JP6924614B2 (en) | 2017-05-18 | 2021-08-25 | 株式会社Screenホールディングス | Board processing equipment |
CN109752663A (en) | 2017-11-01 | 2019-05-14 | 微宏动力系统(湖州)有限公司 | A kind of measurement method of the internal resistance of cell |
KR102559132B1 (en) * | 2018-04-16 | 2023-07-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | System and method for detecting of over-voltage |
CN113272667A (en) * | 2018-08-06 | 2021-08-17 | 密执安州立大学董事会 | Electrode diagnostics for lithium ion batteries |
US10608446B1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-31 | Zero Motorcycles, Inc. | System and method for maximizing battery capacity while in long term storage |
JP2020106317A (en) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | Fdk株式会社 | Method for identifying internal resistance of lithium primary battery, depth of discharge estimation device, and depth of discharge estimation method |
-
2021
- 2021-07-30 WO PCT/KR2021/010017 patent/WO2022025726A1/en unknown
- 2021-07-30 EP EP21848696.7A patent/EP4155745A4/en active Pending
- 2021-07-30 KR KR1020210100954A patent/KR20220015998A/en not_active Application Discontinuation
- 2021-07-30 US US17/915,171 patent/US20230119100A1/en active Pending
- 2021-07-30 CN CN202180025441.5A patent/CN115362381A/en active Pending
- 2021-07-30 JP JP2022553001A patent/JP7380974B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220015998A (en) | 2022-02-08 |
EP4155745A1 (en) | 2023-03-29 |
EP4155745A4 (en) | 2023-12-06 |
US20230119100A1 (en) | 2023-04-20 |
JP7380974B2 (en) | 2023-11-15 |
WO2022025726A1 (en) | 2022-02-03 |
CN115362381A (en) | 2022-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3680676B1 (en) | Apparatus, method, battery pack and electrical system for determining electrode information of battery | |
JP6947364B2 (en) | Battery management device, battery management method, battery pack and electric vehicle | |
JP2018537682A (en) | Method and apparatus for measuring the state of charge and health of a lithium ion battery | |
WO2020090143A1 (en) | Battery diagnosis device and battery diagnosis method using current pulse method | |
US9645200B2 (en) | Battery power measuring method, measuring device and battery-powered equipment | |
WO2021143592A1 (en) | Battery equivalent circuit model establishing method, and health state estimation method and apparatus | |
CN112639499B (en) | Device and method for determining differential voltage profile of battery and battery pack including the device | |
JP7151044B2 (en) | Apparatus and method for determining the degree of deterioration of a battery, and battery pack containing the apparatus | |
WO2019018974A1 (en) | Method and system for performing modeling and estimation of battery capacity | |
US20150056478A1 (en) | Lithium-ion secondary battery system, inspection method for lithium-ion secondary battery, and control method for lithium-ion secondary battery | |
JP2022545033A (en) | Battery diagnostic device and method | |
JP7459440B2 (en) | Battery diagnostic equipment, battery diagnostic method, battery pack and electric vehicle | |
JP4107567B2 (en) | Lithium-ion battery deterioration diagnosis method and apparatus incorporating the deterioration diagnosis method | |
JP7313762B2 (en) | Apparatus and method for diagnosing batteries | |
Pop et al. | State-of-the-art of battery state-of-charge determination | |
JP2023516720A (en) | Overvoltage characteristic evaluation device and overvoltage characteristic evaluation method for battery | |
CN113711461B (en) | Battery management device, battery management method, battery pack, and electric vehicle | |
CN115552262A (en) | Battery abnormality diagnosis device and method | |
JP3694391B2 (en) | Secondary battery capacity detection method | |
US11796603B2 (en) | Method of estimating internal degradation state of degraded cell, and measurement system of carrying out the method | |
KR20220094042A (en) | Apparatus and method for diagnosing secondary battery | |
JP6627401B2 (en) | Secondary battery deterioration detection device and method | |
KR20190071342A (en) | Apparatus and method for diagnosings battery cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220907 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230922 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231018 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7380974 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |